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GPS三维姿态测量技术的研究

廖国军  
【摘要】:近年来随着GPS技术的进一步发展,通过利用GPS信号实现载体的姿态测量已成为GPS应用的一个新领域。本文主要围绕利用GPS差分载波相位技术来确定载体的三维姿态这一主题。重点研究了GPS姿态测量的原理以及算法的实现,并仿真实现了一套姿态测量系统。 本文首先详细介绍了GPS的构成和定位原理及方法,从GPS系统的三个组成部分到信号的组成,然后再到定位的原理与方法都进行了详细的介绍。 接着对姿态测量的原理和整周模糊度的解算进行了详细的介绍和严谨的数学推导。在姿态测量原理中主要介绍了三个环节:姿态角和坐标轴的定义以及坐标轴的旋转。在对整周模糊度的介绍中,首先总结了当前模糊度解算的各种方法,然后在姿态解算中引进了目前解算效果最好的LAMBDA方法,并对其进行了详细的介绍和严谨的数学推导。在第五章还对影响系统测量精度的各种误差进行了初步研究和探讨,并提出了初步的解决方案。 然后在理解上述原理与方法的基础上,对利用差分载波相位信息进行载体的三维姿态测定的算法进行了编程实现,设计出了一套完整的姿态测量仿真系统,并详细给出了姿态测量各个环节的关键性数据和严谨的数学公式,从而给出了一套如何建立姿态测量系统的详细方案,并对其有效性和可靠性进行了仿真验证。 论文最后对全文所做的工作进行了总结,提出有待进一步研究和解决的问题。


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